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Posté par Isabelle le Mardi 24/05/2016 à 12:00
Un moins un n'est pas toujours égal à zéro !
1-1 = 0, la formule mathématique que l'on a tous apprise par cœur n'est peut-être pas si exacte que cela. En tout cas pas dans le domaine de l'optique. Une équipe de l'Institut des matériaux Jean Rouxel de Nantes (CNRS/Université de Nantes) a en effet démontré que lorsqu'on mélangeait deux molécules présentant des propriétés opposées, celles-ci, au lieu de s'annuler, se complètent. Ce résultat publié dans la revue Nature Materials pourrait faire émerger de nouvelles technologies et de nouvelles applications.


Illustration de la chiralité: deux molécules images l'une de l'autre dans un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique...) qui font tourner la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) en sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au même niveau,...).
© Romain Gautier

Certaines molécules ont le pouvoir de faire "tourner"(*) le faisceau lumineux qui les traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les...). Connue depuis deux siècles, cette propriété est utilisée en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...), chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...), télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé...) et dans les techniques d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part...) (téléviseurs, ordinateurs, smartphones...). En pharmacologie par exemple, cette mesure de la rotation du faisceau lumineux permet de distinguer les molécules pouvant soigner un patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué...) de celles susceptibles de provoquer des effets indésirables.

En 1848, Louis Pasteur a montré que lorsque deux molécules sont l'image l'une de l'autre dans un miroir (énantiomères), elles font tourner le faisceau lumineux en sens inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si...). Quand ces deux molécules sont mélangées en quantités égales dans un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union internationale de...), ces effets s'annulent, aucune rotation n'est alors observée (1-1=0). Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) n'a jamais été remise en cause et pourtant, elle se révèle partiellement inexacte. Les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) Jean-Rouxel viennent en effet de montrer que lorsque deux molécules avec des formes miroirs sont arrangées d'une manière spécifique dans le cristal, leurs rotations en sens inverse ne s'annule plus et elles peuvent malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) faire tourner le faisceau lumineux. En effet, dans certaines structures cristallines, l'arrangement (La notion d'arrangement est utilisée en probabilités, et notamment pour les dénombrements en analyse combinatoire.) de ces molécules brise la centrosymétrie à l'origine de l'annulation des rotations. Dans ce cas de figure, 1-1 n'est plus égal à zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...) !

Ce résultat devrait changer la manière dont les chimistes perçoivent ces molécules "miroir". Maintenant que l'on sait qu'elles peuvent se compléter et non plus seulement annuler leur propriété, on peut penser améliorer les techniques et technologies actuelles dans différents domaines.

Note:
(*) Le pouvoir rotatoire, également appelé activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) est la propriété qu'ont certains milieux de faire tourner le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de...) polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la...) d'un faisceau lumineux les traversant. Le milieu est alors appelé "chiral".


Pour plus d'information voir:
Romain Gautier, Jordan M. Klingsporn, Richard P. Van Duyne & Kenneth R. Poeppelmeier
Optical activity from racemates
Nature Materials 18 avril 2016
doi:10.1038/nmat4628

Contact chercheur:
Romain Gautier, Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel

Contacts institut:
Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie, une machine à broyer, piler, pulvériser diverses substances et à...), Jonathan Rangapanaiken

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Source: CNRS-INC